[건대 실험레포트 최다판매] 자이로스코프 건국대학교 일반물리학및실험-1

소개

건국대학교 일반물리학 및 실험 1 수업의 자이로스코프 실험레포트입니다.
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목차

1. 실험 제목
2. 실험 목적
3. 실험 이론
4. 실험 장비
5. 실험 방법
6. 실험 결과
7. 토의
8. 참고문헌

본문내용

1. 실험제목: 자이로스코프

2. 실험 목적: 토크와 각운동량을 이해하고, 자이로스코프의 세차운동과 장동운동을 관찰한다.

3. 실험 이론: 물체에 작용하여 물체를 회전시키는 원인이 되는 물리량을 토크 τ라고 한다. 토크 τ는 물체에 작용하는 힘 F와 회전중심으로부터 힘이 작용하는 연상전까지의 수직거리 l를 곱한 값과 같다.
τ=Fl=rF sin⁡∅
회전하는 물체의 회전축의 방향이 바뀔 때, 직관적으로 쉽게 이해할 수 없는 신기한 물리적 현상이 발생한다. 이를 보여주는 대표적인 사례가 자이로스코프이다. 자이로스코프의 회전축 한 쪽 끝을 고정점에 얹은 후, 회전축을 수평으로 유지한 상태에서 가만히 놓으면, 관성 바퀴가 회전하지 않을 경우, 회전축의 반대쪽은 중력에 의해 아래로 떨어지게 된다. 그런데, 관성바퀴가 회전하고 있을 경우에는 완전히 다른 현상이 일어난다. 회전축이 수평을 유지한 상태에서 고정점을 중심으로 지속적인 원운동을 한다. 이러한 회전축의 운동을 세차운동이라고 한다. 이러한 현상은 토크의 방향과 각운동량의 변화량이 방향이 평행하기 때문에 나타나는 현상이다. 실험에서 사용하는 자이로스코프 장치에는 데이터 측정과 여러 조건의 실험을 시진행하기 위한 부가적인 장치들이 부착되어 있기 때문에 다양한 토크가 작용한다. 게다가, 각 장치들의 질량과 질량중심의 위치를 정확히 알 수 없기 때문에, 작용하는 토크를 계산하기가 어렵다. 따라서, 이상적인 자이로스코프와 다른 방법으로 실험을 진행한다. 먼저, 균형추의 위치를 조절하여, 수평 회전 축 상의 모든 물체가 중심점에 대해 축을 회전시키려는 토크가 평형을 이루게 한다. 그 후, 회전축 끝에 무게 추를 걸어주면 결과적으로 무게추에 의한 토크 이외의 것을 고려할 필요가 없기 때문에 실험결과를 계산하기가 쉽다. 따라서 실험에서는 다음과 같은 식을 사용한다.

참고자료

· 건국대학교 물리학과 공저, 북스힐, <일반물리학실험 (개정판)>, 2018, p105~p122